форсунка акустическая для распыливания жидкостей

Формула изобретения

1. Акустическая форсунка содержит корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде резонатора и сопел для подвода воздуха и жидкости, отличающаяся тем, что корпус выполнен из верхней цилиндрической и нижней частей, соединенных по крайней мере двумя стержнями, причем верхняя цилиндрическая часть содержит штуцер с цилиндрическим и коническим соосными отверстиями для подвода распыливающего агента, например воздуха, а внутри штуцера, соосно ему, закреплено сопло с центральным отверстием для подвода жидкости, при этом сопло крепится посредством фиксирующих дисков, выполненных в виде по крайней мере трех упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней цилиндрической поверхностью отверстия для подвода воздуха, а нижняя часть корпуса представляет собой кольцевой объемный резонатор с внутренней цилиндрической полостью, соосной соплу, в котором центральное отверстие для подвода жидкости оканчивается на срезе резонатора, выполненного в виде чашки с конической поверхностью со стороны сопла для подвода жидкости, при этом чашка выполнена заодно целое с шаровым сегментом, имеющим коническую поверхность, переходящую в кольцевую поверхность, контактирующую с внешней цилиндрической поверхностью резонатора.

2. Акустическая форсунка по п.1, отличающаяся тем, что отношение высоты hi полости резонатора к расстоянию h между срезом резонатора и нижней торцевой поверхностью сопла для подвода воздуха лежит в оптимальном интервале величин: h₁/h=0,5÷1,5; отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d ₁/d₂=0,7÷0,9; отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора к диаметру d сопла для подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: d ₁/d=1÷3; отношение внутреннего диаметра d ₁ резонатора к высоте hi полости резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h ₁=1÷1,5.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в двигателестроении, химической, пищевой и легкой промышленности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является акустический распылитель - форсунка по а.с. СССР №306270, F02С 7/24 от 04.01.70, содержащая корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, выполненных в виде концентрических кольцевых щелей, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, кольцо с конической поверхностью, связанное с корпусом, и распылитель, служащий для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из генератора, и закрепленный в корпусе посредством полого стержня со шнековым завихрителем на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки, на которую вытекает жидкость из распылителя (прототип).

Недостатком известной акустической форсунки является то, что она не обеспечивает высокой степени распыла.

Технический результат - повышение эффективности распыления.

Это достигается тем, что в акустической форсунке, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде резонатора и сопел для подвода воздуха и жидкости, корпус выполнен из верхней цилиндрической и нижней частей, соединенных по крайней мере двумя стержнями, причем верхняя цилиндрическая часть содержит штуцер с цилиндрическим и коническим соосными отверстиями для подвода распыливающего агента, например воздуха, а внутри штуцера, соосно ему, закреплено сопло с центральным отверстием для подвода жидкости, при этом сопло крепится посредством фиксирующих дисков, выполненных в виде по крайней мере трех упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней цилиндрической поверхностью отверстия для подвода воздуха, а нижняя часть корпуса представляет собой кольцевой объемный резонатор с внутренней цилиндрической полостью, соосной соплу, в котором центральное отверстие для подвода жидкости оканчивается на срезе резонатора, выполненного в виде чашки с конической поверхностью со стороны сопла для подвода жидкости, при этом чашка выполнена за одно целое с шаровым сегментом, имеющим коническую поверхность, переходящую в кольцевую поверхность, контактирующую с внешней цилиндрической поверхностью резонатора.

На чертеже изображен общий вид акустической форсунки для распыливания жидкостей.

Акустическая форсунка содержит корпус, выполненный из верхней цилиндрической 1 и нижней 13 частей, соединенных по крайней мере двумя стержнями 9. Верхняя цилиндрическая часть 1 содержит штуцер 2 с цилиндрическим 3 и коническим 4 соосными отверстиями для подвода распыливающего агента, например воздуха. Внутри штуцера 2, соосно ему, закреплено сопло 5 с центральным отверстием 6 для подвода жидкости (раствора). Сопло крепится посредством фиксирующих дисков 7, выполненных в виде по крайней мере трех упругих лепестков 8, взаимодействующих с внутренней цилиндрической поверхностью отверстия 3.

Нижняя 13 часть корпуса представляет собой кольцевой объемный резонатор 10 с внутренней цилиндрической полостью 12, соосной соплу 5, в котором центральное отверстие 6 для подвода жидкости оканчивается на срезе резонатора 10. Резонатор 10 выполнен в виде чашки 11 с конической поверхностью со стороны сопла 5 для подвода жидкости. Чашка 11 выполнена за одно целое с шаровым сегментом 14, имеющим коническую поверхность 15, переходящую в кольцевую поверхность, контактирующую с внешней цилиндрической поверхностью резонатора 10.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:

отношение высоты h ₁ полости 12 резонатора 10 к расстоянию h между срезом резонатора 10 и нижней торцевой поверхностью сопла 2 для подвода воздуха лежит в оптимальном интервале величин: h ₁/h=0,5÷1,5;

отношение внутреннего диаметра d₁ резонатора 10 к диаметру d ₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d ₂=0,7÷0,9;

отношение внутреннего диаметра d ₁ резонатора 10 к диаметру d сопла для подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: d₁ /d=1÷3;

отношение внутреннего диаметра d ₁ резонатора 10 к высоте h₁ полости 12 резонатора 10 лежит в оптимальном интервале величин: d ₁/h₁=1÷1,5.

Акустическая форсунка работает следующим образом.

Жидкость под давлением подается через центральное отверстие 6, оканчивающееся на срезе резонатора 10, откуда стекает по конической поверхности 11, внешней цилиндрической поверхности резонатора 10 и конической поверхности 15 шарового сегмента 14 в виде пленки, которая подвергается воздействию колебаний скорости и давления, генерируемых пульсирующими скачками уплотнения, возникающими вблизи резонатора 10 вследствие натекания на него сверхзвуковой струи. В результате пленка дробиться на мелкие капли, которые вместе с воздушной струей образуют факел распыленной жидкости.

Предложенная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах воздуха. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.